Електронний посібник

Самостійна робота №7

Тема: Протокольний стек TCP/IP

Мета: ознайомитися з протокольним стеком TCP/IP

Завдання

Розглянути та вивчити реалізацію протокольного стеку TCP/IP на мережному, прикладному та транспортному рівнях.

Теоретичний матеріал

У стеці TCP / IP визначено чотири рівня (см табл.1). Кожен з них несе на собі деяку частку навантаження по вирішенню основного завдання - організації надійної та продуктивної роботи складовою мережі, частини якої побудовані на основі різних мережевих технологій.

Табл.1. Рівні стека TCP / IP.

Рівень I Прикладний рівень

Рівень II Основний (транспортний) рівень

Рівень III Рівень міжмережевого взаємодії

Рівень IV Рівень мережевих інтерфейсів


Рівень міжмережевого взаємодії

Стрижнем всієї архітектури є рівень міжмережевої взаємодії, або мережевий рівень, який реалізує концепцію передачі пакетів у режимі без встановлення з'єднань, тобто дейтаграмним способом. Саме цей рівень забезпечує можливість переміщення пакетів по мережі, використовуючи той маршрут, який в даний момент є найбільш раціональним. Цей рівень також називають рівнем internet, вказуючи, тим самим, на основну його функцію - передачу даних через складену мережу.

Основним протоколом рівня (в термінології моделі OSI) у стеку TCP / IP є протокол IP. Цей протокол спочатку проектувався як протокол передачі пакетів у складених мережах, що складаються з великої кількості локальних мереж, об'єднаних як локальними, так глобальними зв'язками. Тому протокол IP добре працює в мережах з безліччю топологій, раціонально використовуючи наявність у них підсистем і ощадливо витрачаючи пропускну здатність низькошвидкісних ліній зв'язку. Тому що протокол IP є дейтаграмним протоколом, він не гарантує доставку пакетів до вузла призначення, але намагається це зробити.

До рівня міжмережевої взаємодії відносяться всі протоколи, пов'язані зі станом і модифікацією таблиць маршрутизації, такі як протоколи збору маршрутної інформації RIP і OSPF, а також протокол міжмережевих керуючих повідомлень ICMP. Останній протокол призначений для обміну інформацією про помилки між маршрутизаторами мережі і віддаленим джерелом пакета. За допомогою спеціальних пакетів ICMP повідомляє про неможливість доставки пакета, про перевищення часу життя або тривалості зборки пакета з фрагментів, про аномальні величини параметрів, про зміну маршруту пересилання і типу обслуговування, про стан системи і т. п.


Основний рівень

Оскільки на мережевому рівні не встановлюється з'єднання, то немає ніяких гарантій того, що всі пакети будуть доставлені в місце призначення цілими і неушкодженими або прийдуть у тому ж порядку, в якому вони були відправлені. Це завдання - забезпечення надійності інформаційного зв'язку між двома кінцевими вузлами - вирішує основної рівень стека TCP / IP, званий також транспортним.

На цьому рівні функціонують протокол керування передачею TCP і протокол дейтаграм користувача UDP. Протокол TCP забезпечує надійну передачу повідомлень між віддаленими прикладними процесами за рахунок утворення логічних з'єднань. Цей протокол дозволяє равноранговим об'єктах на комп'ютері-відправника та на комп'ютері-одержувачі підтримувати обмін даними в дуплексному режимі. TCP дозволяє без помилок доставляти сформований на одному з комп'ютерів потік байт у будь-який інший комп'ютер, що входить в складену мережу. TCP поділяє потік байт на частини - сегменти і передає їх нижележащему рівня міжмережевої взаємодії. Після того, як ці сегменти будуть доставлені в пункт призначення, протокол TCP знову збере їх в безперервний потік байт.

Протокол UDP забезпечує передачу прикладних пакетів дейтаграмним способом, як і головний протокол рівня міжмережевої взаємодії IP, і виконує тільки функції сполучної ланки (мультиплексора) між мережним протоколом і численними системами прикладного рівня, або користувацькими процесами.


Прикладний рівень

Прикладний рівень об'єднує всі служби, що подаються системою користувальницьким додаткам. За довгі роки використання в мережах різних країн і організацій стек TCP / IP нагромадив велику кількість протоколів і служб прикладного рівня. Прикладний рівень реалізується програмними системами, побудованими в архітектурі клієнт-сервер, що базується на протоколах нижніх рівнів.

На відміну від протоколів інших трьох рівнів, протоколи прикладного рівня займаються деталями конкретного додатка і "не цікавляться" способами передачі даних по мережі. Цей рівень постійно розширюється за рахунок приєднання до старих, які пройшли багаторічну експлуатацію мережних служб типу Telnet, FTP, TFTP, DNS, SNMP, порівняно нових служб, таких, наприклад, як протокол передачі гіпертекстової інформації HTTP.


Рівень мережевих інтерфейсів

Ідеологічним відзнакою архітектури стека TCP / IP від ​​багаторівневої організації інших стеків є інтерпретація функцій самого нижнього рівня - рівня мережевих інтерфейсів. Протоколи цього рівня повинні забезпечувати інтеграцію в складену мережу інших мереж, причому завдання ставиться так: мережу TCP / IP повинна мати засобу включення в себе будь-який інший мережі, яку б внутрішню технологію передачі даних ця мережа не використовувала. Звідси випливає, що цей рівень не можна визначити раз і назавжди. Для кожної технології, що включається в складену мережу підмережі, повинні бути розроблені власні інтерфейсні засоби. До таких інтерфейсним засобів відноситься протокол інкапсуляції IP-пакетів міжмережевої взаємодії в кадри локальних технологій.

Рівень мережевих інтерфейсів в протоколах TCP / IP не регламентується, але він підтримує всі популярні стандарти фізичного і канального рівнів: для локальних мереж - це Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальних мереж - протоколи з'єднань "точка-точка" SLIP і PPP, протоколи територіальних мереж з комутацією пакетів X.25, frame relay. Розроблена також спеціальна специфікація, що визначає використання технології ATM як транспорт канального рівня.

Література

1 Антонов В. М. Сучасні комп'ютерні мережі. - К.: МК- Прес, 2005 (с. 26-49)

2 К. Закер Компьютерные сети. - СПб.: Питер, 2001

3 Олифер Г. В. Компьютерные сети, - СПб.: Питер, 2006